Refrigerant Distribution Characteristics in Vertical Header of Flat-Tube Heat Exchanger without Internal Protrusion

A heat exchanger that arranges flat tubes horizontally has a vertical header that distributes the refrigerant to each tube. When the heat exchanger works as an evaporator, differences in flow conditions at each branch, such as the ratio and distribution of vapor and liquid, due to the differences in densities and momentums of vapor and liquid in the two-phase flow make equal distribution difficult. This paper describes the distribution characteristics of a four-branch header that has a rectangular cross-section without the internal protrusion of flat tubes in the case of the inflow of the refrigerant R32 from the bottom of the header by using an equipment that can estimate the distribution ratio of the liquid and vapor phase to each branch. This paper also discusses the distribution characteristics on the basis of the flow visualization in the header. The flow visualization shows that a liquid level that contains vapor phase exists in the header and affects the distribution greatly.

圆管和扁形管的绕管式换热器壳侧流体降膜流动特性

为探究异型管绕管式换热器壳侧流体降膜流动和分布特性,建立了绕管式换热器三维物理模型,并基于流体体积(VOF)法多相流模型进行了数值模拟,对比分析了圆管和扁形管的管外流体降膜流动特性。结果表明:圆管和扁形管的管外轴向降膜流动分布均呈现“波谷-波峰-波谷”形状;扁形管的管外流体降膜流动速度明显大于圆管;圆管的管外液膜最薄处为圆周角120°处,扁形管的管外液膜最薄处在90°~120°之间;随着管间距的增加,圆管和扁形管的管外液膜平均厚度均呈下降趋势,扁形管周向液膜平均厚度比等周长圆管小10%~29%;随着缠绕角的增加,扁形管的管周向液膜平均厚度比等周长圆管小4%~28%。因此,推荐使用扁形管替代圆管作为绕管式换热器的缠绕管。

螺旋扭曲扁管传热流阻性能及工艺计算方法研究

螺旋扭曲扁管是一种非标换热管,成熟的热交换器计算商业软件,如HTRI、Aspen EDR等目前均尚未提供对应的计算模型,现有计算方法存在不统一、偏差大等问题。以螺旋扭曲扁管为对象,通过数值模拟计算、实验测试对其进行传热及流阻性能研究,综合利用HTRI传热计算软件,建立了一套螺旋扁管传热及流阻性能的通用化计算方法。进行了通用化计算结果、数值模拟分析数据、实验测试数据的对比,验证了通用计算方法的准确性,对螺旋扭曲扁管的工艺设计具有指导意义。

基于TRNSYS的扁平热管PV/T系统性能优化

基于太阳能技术现状分析,将太阳能光伏组件与扁平式热管高效结合,提出新型扁平热管PV/T系统.为实现该系统综合效率最大化,结合TRNSYS仿真,开展试验并进行优化分析.结果表明,安装扁平热管后夏季热水温度从原来的51.1℃升高到57.3℃,提高了12.1%,冬季热水温度从47.6℃升高到55.2℃,提高了15.9%.夏季系统的综合效率提高了4.7%、冬季系统的综合效率提高了4.8%.可以得出结论扁平热管对PV/T空调系统性能的优化效果明显,也为该技术在建筑领域的应用提供了依据.

振动作用下平直翅片管结霜初期微液滴运动过程数值模拟

平直翅片管换热器在低温高湿环境中工作极易发生结霜现象,造成能耗增加、故障率升高,而对结霜初期的微液滴施加振动作用可以加速微液滴的滑落过程从而达到抑制结霜的效果。对结霜前期微液滴的生长过程进行数值模拟分析,并通过文献值验证了数值模拟的可靠性,然后利用不同时刻的微液滴数据,通过数值模拟的方式,研究不同振动频率作用下微液滴的运动特性,最后搭建试验平台进行验证。研究结果发现,不同体积的微液滴对应的最优振动频率有所不同,当微液滴体积较小时,较高的振动频率使微液滴在基管壁面来回振荡,不易滑落,当微液滴体积较大时,较高的振动频率有利于微液滴克服壁面摩擦力,有利于液滴滑落。

扁平纵向翅片管换热器的传热特性分析及结构优化

为进一步优化传统纵向翅片管换热器的传热性能,提出了一种扁平纵向翅片管换热器。基于传热流动基础理论,建立扁平纵向翅片管的物理模型,给出相关传热计算公式,优化扁平管和翅片的结构参数。进一步将扁平翅片管和圆管翅片管以及组成换热器的换热性能进行比较分析,结果表明,等截面同翅片结构参数下单位体积内气侧换热面积增加1.5倍,同质热负荷下换热器的体积减少50%以上,结构紧凑,具有较好的综合优势,为该换热器的推广应用提供参考。

多通道平行流扁管-紧凑式翅片相变蓄热器蓄/放热性能

工业余热浪费严重、利用率较低且实际应用过程中受到时间和空间的限制,需要高效蓄热技术和装置来解决此类问题。提出一种将多通道平行流扁管与紧凑式翅片相结合的新型相变蓄热器,以水为载热流体,月桂酸为相变材料。实验研究了载热流体注入方式、流量、入口温度对蓄热器蓄/放热性能的影响,并分析小温差下蓄热器的传热特性。结果显示,该蓄热器相变材料填充率为82.5%,紧凑式翅片的采用极大强化了相变材料侧换热过程,蓄/放热性能优良。当载热流体入口温度分别为45℃和41℃时,相变材料约在270 min和75 min完成相变,最小蓄/放热温差可达2℃,最小温差时的平均蓄热比功率为25.18 W/kg,平均取热比功率为20.23 W/kg。

低温风洞管翅式换热器上水室排空残留水层干燥速率试验研究

为解决低温风洞内管翅式换热器自重排水后上水室残留5 mm水层在风洞低温工况下的冻结问题,在管内、管外热风温度均为40~70℃、入口风速为2.78~10.56 m/s的条件下,对椭圆管和铝扁管两种管翅式换热器自重排水后上水室残留水层进行干燥试验研究,对比分析了管内热风与管外热风干燥方法对两种换热器干燥速率的影响。结果表明:铝扁管换热器干燥速率更快,管外热风干燥方法干燥速率更快,换热器干燥时间随着入口风速的增加而缩短,入口风速10.56 m/s相比2.78 m/s,干燥时间节约50.75%。通过试验数据拟合干燥速率经验关系式,其拟合结果与试验测量值平均误差小于6.1%,对低温风洞内管翅式换热器热风干燥速率有较好的预测能力。

行波管饱和增益平坦度测试方法的改进

饱和增益平坦度是行波管的一项重要指标,其数值代表传输信号的失真程度,饱和增益平坦度测试的准确性一直受到重点关注。对一支Ka频段行波管分别采用逐点法和网络分析仪法进行测试,发现双端口校准不能完全消除输入功率的波动,但测试结果会发生明显变化。改进测试方法后,饱和增益平坦度测试结果由0.58降低至0.12 dB,与逐点法测试结果接近,表明饱和增益平坦度测试需要在双端口校准的基础上,进一步对输入功率进行校准和修正。

R245fa在丁胞型扁管内流动沸腾传热和压降特性的实验研究

实验研究了丁胞型扁管内R245fa的流动沸腾传热和压降特性,重点分析了干度和热流密度的影响。实验结果表明:随着干度的增大,表面传热系数呈先增大后减小的趋势,并且表面传热系数最大位置处对应的干度受热流密度的影响。当热流密度为2、5、10 kW/m2时,表面传热系数分别在干度为0.35、0.40、0.45时达到最大值,随后逐渐降低。增大热流密度对摩擦压降的影响很小,但有利于提升表面传热系数。分析表明,表面传热系数随着干度的增大而降低是由于核态沸腾受到抑制所致。对比R245fa和R134a的实验结果发现,干度和热流密度对表面传热系数的影响不同。此外,在相同工况下,R245fa和R134a的表面传热系数比值在0.64~1.31之间。

基于GaN器件的有源箝位正激变换器设计

有源箝位正激变换器因为开关管的软开关控制,可以降低高频下的开关损耗,已是中型功率隔离变换器实现高效率、高功率密度的主流解决方案。文中基于有源箝位正激变换器设计一款输入28 V、输出3.3 V/30 A的电源样机,开关频率为700 kHz,原边主开关管采用低栅极电荷、低输出电容、零反向恢复损耗的氮化镓(GaN)器件,再结合平面变压器技术及次级同步整流(SR)技术,使样机峰值效率达到95.13%。最后通过对样机测试结果分析来验证方案的高效率和高功率密度。

On the Setup of a Test Bench for Predicting Laminar-to-Turbulent Transition on a Flat Plate

At turbomachinery relevant flow conditions the boundary layers are often transitional with laminar-to-turbulent transition occurring. The characteristics of the main flow can depend highly on the state of the boundary layer. Therefore it can be vitally important for the designer to understand the process of laminar-to-turbulent transition and to determine the position and length of the transitional region. In this paper the flow over a flat plate is experimentally studied in order to investigate and better understand transitional flow. Preston tube measurements as well as a thermographic camera system were performed for two different inlet velocities in order to determine the position of the transitional zone. The results of the experiment are compared to numerical flow solutions using a common transition model to determine its capability. The simulation has been performed with the two commercial codes CFX and Fluent by Ansys and an in-house code called LINARS. As a result of this study, a better understanding of the experimental and numerical methods for determining transition shall be given.

3003-H14铝合金微通道扁管波形冲压的摩擦边界条件优化

波形微通道扁管成为新一代热交换系统关键零部件,但是成形过程中截面畸变严重且受摩擦条件影响。本文建立了基于实验验证的3003-H14铝合金微通道薄壁扁管波形冲压成形-回弹有限元模型,模拟分析了动模-管坯摩擦系数μ_(1)和定模-管坯摩擦系数μ_(2)对截面畸变率分布和平均截面畸变率δh的影响。研究发现,筋的出现大大降低了扁管横截面的截面畸变量,但是对边缘孔的约束作用较弱。纵截面的畸变呈现为有规律的高低波动状态。对于横截面畸变,μ_(1)越大,δh越大;δh随着μ_(2)的增大,先减小后增大。在降低扁管整体的横截面畸变率时,应该考虑摩擦对之间的配合影响。对于纵截面畸变,μ_(1)和μ_(2)越大,δh越大。动、定模与管坯之间的润滑条件越好,越有利于降低纵截面畸变。μ_(1)=0.02、μ_(2)=0.02和μ_(1)=0.02、μ_(2)=0.17均为微通道扁管的最佳摩擦工艺条件。本研究能够为波形微通道薄壁扁管的精确成形提供借鉴。

扁平空冷翅片管内换热与流动特性数值研究

扁平翅片管结构复杂,换热方式耦合多样,以往研究难以用常规实验与关联式方法,完整复现并分析管内热流特性。基于分布参数热力学理论,提出耦合换热模型描述翅片管两相流与空气间的换热,并将模型应用于1m长度工程管,通过数值求解,得到管内温度、热流密度、换热系数、液膜厚度、剪切力、压力降沿两相流和冷却空气流向全域内的变化规律:随着冷却空气横向流动,扁平管凝结性能急剧降低,热流密度从空气入口处20000W/m^(2)降至出口处5000W/m^(2);翅片管钎焊层热流密度高达14000W/m^(2),因此应注重提升钎焊层对翅片管换热的增强效用。管内两相流定性为环状流,随着两相流动,倾斜管能有效地将平板液膜汇聚到下半圆,平板液膜厚度沿管深增长缓慢,全管段液膜增长范围为16~25μm;平板热流密度和凝结空冷翅片管空气侧对流换热系数管深无下降趋势,这与工程管对应管段的实验结果相符。

基于AMESim泵驱动两相回路热管系统的传热特性

为降低机柜的散热负荷,减小散热系统的体积和质量,并且提高冷却系统的能量利用效率,提出利用微通道平行流换热器泵驱动两相回路热管系统方案,基于AMESim软件研究质量流量、换热器风量、环境温度、冷凝器结构参数对系统换热性能的影响。研究结果表明:制冷剂质量流量过大、换热器风量过大对系统制冷量无显著影响。室外温度是系统换热性能的重要影响因素,室外温度由10℃增加至35℃时,制冷量降低了57.9%。冷凝器流程布置和扁管排布需要考虑换热性能和流动阻力之间的平衡,平行流冷凝器为3流程,扁管数目为(12,12,10)时,系统运行性能最佳。

基于线阵相机的扁管表面划痕在线检测实验平台设计

大尺寸运动目标细小缺陷检测是计算机视觉检测领域的难点。该文设计了一种基于线阵相机的扁管表面划痕在线检测实验平台,使用三次Bezier曲线拟合的划痕检测算法对运动状态下的扁管进行检测。实验结果表明:该方法可以在复杂、不确定的背景噪声下检测划痕,满足工业现场的自动化检测需求。此外,实验平台集成了运动控制、图像处理等技术,可以作为一个综合性的计算机视觉实验平台,帮助学生深入学习视觉检测原理,提高创新实践能力。

双核心筒超高层建筑塔式起重机部署及不停工转换施工技术

本项目在地下室施工阶段布置了3台平臂塔式起重机进行材料吊运,当地下室施工结束转向地上主体施工时,需将其中的2台平臂塔式起重机转换成2台自爬式动臂塔式起重机,以满足主体的钢结构吊装施工,转换过程涉及的塔式起重机共计4台,且核心筒外墙施工、爬模和电梯安装也需借助塔式起重机进行,导致工期紧张。通过合理设计塔式起重机安拆顺序和施工部署,可最大限度地利用现场资源,以实现高效、精益建造的目的。

改进FCOS模型的微通道铝扁管表面缺陷检测算法

针对微通道铝扁管表面缺陷的检测问题,提出了一种改进的FCOS(fully convolutional one-stage object detection)算法。设计一种特征卷积金字塔网络(feature convolutional pyramid network,FCPN),使模型能够自适应地混合不同层的特征图进行检测;在分析原始FCOS应用于狭长缺陷检测局限性的基础上,改进了模型的正样本部署策略,以降低模型对狭长缺陷的漏检;设计更加合适的映射函数与中心度函数,解决标注框外正样本点的回归问题与中心度计算问题;使用EIoU损失(efficient IoU loss)替换原模型中的IoU损失,进一步提高模型的回归能力。实验结果表明,在微通道铝扁管的表面缺陷检测任务中,改进后的FCOS模型达到了76.4%的mAP(mean average precision),相比于原始模型提高了7.7个百分点。

多管程换热器管箱平盖结构的优化设计

多管程换热器管箱平盖的挠度超出允许值会存在内漏的风险。以某多管程换热器管箱平盖设计为例,计算发现平盖中心处的最大挠度远大于标准许用值,综合考虑经济性及项目进度,提出在平盖外侧设置井字形加强筋支撑的优化方案,并采取有限元分析方法对管箱平盖的挠度进行模拟计算。计算结果显示,平盖结构优化后其挠度降低了80%,满足了设计要求,且节省了材料费用。

PCS换热器螺旋结构强化换热数值研究

为了优化非能动热量导出系统(PCS)的设计,提高其换热性能,从而进一步提高PCS系统设计的安全性和先进性,采用数值分析的方法对光管、螺旋扁管和螺旋翅片管的冷凝传热特性进行研究。结果显示:在高含量不凝气条件下,螺旋翅片管的换热性能最强,螺旋扁管次之,光管最差。研究表明,PCS换热器采用螺旋翅片管能够强化换热效果。